己烯雌酚對(duì)生殖系統(tǒng)的影響及機(jī)制的研究進(jìn)展

杜娟，潘紅艷，宮智勇

(武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢430023)

己烯雌酚對(duì)生殖系統(tǒng)的影響及機(jī)制的研究進(jìn)展

杜娟，潘紅艷，宮智勇

(武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢430023)

環(huán)境雌激素是影響人類和動(dòng)物健康的重要因素。己烯雌酚是酚類環(huán)境的一種雌激素，對(duì)雌性和雄性動(dòng)物的生殖系統(tǒng)有影響。己烯雌酚可能通過雌激素受體、下丘腦-垂體-性腺軸、氧化機(jī)制和基因水平變化等對(duì)生殖系統(tǒng)產(chǎn)生影響，本文綜述了己烯雌酚對(duì)生殖系統(tǒng)的影響及機(jī)制。

己烯雌酚;生殖毒性;下丘腦-垂體-性腺軸;氧化性損傷

己烯雌酚(diethylstilbestrol，DES)是一種非甾體類雌激素，屬于酚類環(huán)境雌激素，是內(nèi)分泌干擾物質(zhì)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，DES通過不同的暴露方式會(huì)引發(fā)腫瘤，腫瘤的產(chǎn)生部位主要集中于對(duì)雌性激素敏感的器官和組織。DES對(duì)人類具有致癌性，所以DES于1980年首批被列入關(guān)于致癌物質(zhì)的首份年度報(bào)告中［1］。

Smith等［2］統(tǒng)計(jì)，1947－1971年，有100萬～200萬孕婦服用DES(暴露率1%～2%)，15～29歲女性陰道透明細(xì)胞腺癌(clear-cell adenocarcinoma，CCA)的發(fā)生率顯著升高，患CCA的風(fēng)險(xiǎn)隨年齡的增加而增加，在25～29歲時(shí)達(dá)到發(fā)病高峰。

孕期子宮暴露DES會(huì)導(dǎo)致CCA，歐盟于1998年禁止DES作為牲畜促生長劑，并且在進(jìn)口動(dòng)物食品中嚴(yán)格監(jiān)控殘留量。2002年我國禁止DES及其酯在動(dòng)物源性食品中的應(yīng)用。本文綜述了DES對(duì)生殖系統(tǒng)的影響及機(jī)制。

1 DES對(duì)生殖系統(tǒng)的影響

1.1 DES對(duì)雌性生殖系統(tǒng)的影響

DES是親脂性物質(zhì)，較穩(wěn)定，不易降解，易在人和動(dòng)物脂肪及組織中殘留，長期服用會(huì)導(dǎo)致肝損傷。在孕期服用DES會(huì)增加其后代患生殖道癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，如陰道和子宮頸透明細(xì)胞腺癌、陰道癌和子宮內(nèi)膜癌等。

Kawaguchi等［3］ig給予懷孕大鼠DES，發(fā)現(xiàn)DES 100 mg·kg－1會(huì)引起流產(chǎn)，胎鼠生長不良，幼崽的數(shù)目減少。與DES致癌性關(guān)系最密切的疾病是女性陰道和子宮頸CCA。在孕期服用過DES 50～200 mg的女性，其女兒患陰道CCA的概率大大增加［4］。

1.2 DES對(duì)雄性生殖系統(tǒng)的影響

在過去的50～60年，男性精子的數(shù)量和質(zhì)量有顯著下降的趨勢(shì)，這與母親在孕期暴露環(huán)境雌激素有關(guān)。DES與內(nèi)源性雌激素相似，不易被分解排出。孕期服用DES易導(dǎo)致雄性后代睪丸異常、生殖道畸形、睪丸發(fā)育不全、精子總數(shù)減少和精子活力降低等一系列生殖系統(tǒng)問題。

Ma等［5］sc給予成年雄性倉鼠DES 1 mg·kg－1，發(fā)現(xiàn)其精母細(xì)胞和生精細(xì)胞凋亡。睪丸中的抗氧化酶類，包括過氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和總抗氧化能力均顯著下降，丙二醛顯著上升。表明DES 1 mg·kg－1誘導(dǎo)睪丸氧化損傷和精子凋亡。Li等［6］發(fā)現(xiàn)，雄性大鼠間隔1 d ig給予DES 3.5 mg·kg－1，持續(xù)2周，導(dǎo)致睪丸細(xì)胞氧化還原失衡，參與蛋白質(zhì)折疊的幾種重要蛋白發(fā)生氧化修飾。Ma等［5］sc給予雄性倉鼠DES 0.01，0.1和1 mg·kg－1連續(xù)1周，睪丸質(zhì)量和曲細(xì)精管面積隨著劑量的增加而減小，而且DES 1 mg·kg－1會(huì)誘導(dǎo)精母細(xì)胞和精子凋亡。Henry等［7］發(fā)現(xiàn)，雄性倉鼠幼崽暴露DES，會(huì)導(dǎo)致精囊形態(tài)學(xué)和組織學(xué)上的變化，如精囊萎縮、上皮發(fā)育不良、細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)和細(xì)胞外基質(zhì)形態(tài)學(xué)上的變化。

高劑量的DES對(duì)雄性生殖系統(tǒng)具有破壞作用，但低劑量的DES在臨床上可用于治療晚期前列腺癌。Clemons等［8］發(fā)現(xiàn)，DES 1 mg治療前列腺癌是安全高效的。據(jù)報(bào)道，促性腺激素釋放激素與DES 3 mg在治療前列腺癌上具有相同的效力［9］。

2 DES對(duì)生殖系統(tǒng)影響的可能作用機(jī)制

2.1 與雌激素受體結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)

動(dòng)物性成熟后，雌性激素分泌的增加會(huì)使生殖器官質(zhì)量增加，促進(jìn)細(xì)胞增殖和分化，雌性激素減少導(dǎo)致子宮和陰道萎縮。雌性激素的分泌對(duì)于動(dòng)物維持健康和生殖的內(nèi)穩(wěn)態(tài)是必要的。雌激素受體屬于轉(zhuǎn)錄因子的核受體，并通過與細(xì)胞內(nèi)的雌激素受體相結(jié)合發(fā)揮作用。小鼠陰道上皮細(xì)胞的增殖和分化受到卵巢分泌雌性激素的調(diào)控。Parker等［10］認(rèn)為DES有致癌性是由于其與雌激素受體的結(jié)合。雌激素受體與DES結(jié)合后其構(gòu)象發(fā)生改變，而進(jìn)入子宮細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)并與染色體結(jié)合，蛋白質(zhì)的翻譯發(fā)生改變，最終導(dǎo)致子宮細(xì)胞發(fā)生癌變。

Katsu等［11］研究表明，在經(jīng)DES處理新生小鼠的陰道上皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)DDV10的表達(dá)(DDV10是一種新型的C型外源凝血素，在陰道上皮細(xì)胞分層和角質(zhì)化時(shí)表達(dá)，最初在經(jīng)雌二醇處理12～18 h后的小鼠陰道上皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn))。DES和雌二醇都具有誘導(dǎo)陰道上皮細(xì)胞增殖和分化的功能，由此可見，DES可以與雌二醇競爭結(jié)合位點(diǎn)而使基因發(fā)生改變。Waalkes等［12］發(fā)現(xiàn)，DES具有增進(jìn)致癌物質(zhì)致癌性的功能，并且能加速子宮內(nèi)膜癌、乳腺癌和泌尿生殖器官癌細(xì)胞的生長。因此，如果長期暴露DES，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞分化失衡，患生殖器官癌癥的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)加大。

2.2 通過下丘腦-垂體-性腺軸影響神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)調(diào)節(jié)

DES導(dǎo)致睪丸萎縮，生精細(xì)胞損失，精母細(xì)胞和精子也隨之凋亡。但是，DES影響精子確切的機(jī)制可能更復(fù)雜，對(duì)萊迪希(Leydig)細(xì)胞、血睪屏障和(或)下丘腦-垂體-性腺軸可能產(chǎn)生影響［13］。

Leydig細(xì)胞是一類位于哺乳動(dòng)物睪丸曲細(xì)精管間的間質(zhì)細(xì)胞，在睪丸發(fā)育、精子發(fā)生、雄性表型及生精管道的發(fā)育中行使重要的功能。體外暴露DES結(jié)果表明，DES通過抑制Leydig細(xì)胞功能和雄性激素的分泌，進(jìn)而降低血清中睪酮水平。小鼠在孕期暴露DES會(huì)損傷Leydig細(xì)胞(Leydig細(xì)胞的減少會(huì)引起尿道下裂和隱睪癥)，降低支持細(xì)胞的數(shù)量。支持細(xì)胞總數(shù)的減少導(dǎo)致精子輸出數(shù)量的下降，會(huì)提高子代性腺發(fā)育不全，隱睪癥和睪丸癌的風(fēng)險(xiǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，母鼠孕期攝入DES和辛烷酚(octane phenol)等環(huán)境雌激素可減少雄性胎鼠睪丸中Leydig細(xì)胞中P-450 17α-羥化酶C17-20裂解酶表達(dá)，由于該酶是睪丸Leydig細(xì)胞合成睪酮所必需的，因此環(huán)境雌激素有可能通過對(duì)細(xì)胞色素P-450酶系的影響而降低睪酮的合成，進(jìn)而影響雄性生殖系統(tǒng)的正常發(fā)育［14］。

Yoshida等［15］sc給予Donryu幼大鼠DES，研究DES的延遲效應(yīng)。結(jié)果表明，雌性幼鼠暴露DES會(huì)對(duì)生殖系統(tǒng)和下丘腦-垂體-性腺軸造成不可逆的破壞，可引發(fā)延遲效應(yīng)(發(fā)情期提前或生殖道畸形)，并呈現(xiàn)劑量依賴性。Donryu大鼠sc給予DES 1.5 μg·kg－1，發(fā)情期提前至17～21周;sc給予DES 150 μg·kg－1，會(huì)引發(fā)子宮癌。

DES 1 mg在治療前列腺癌中的作用機(jī)制，可能是DES會(huì)影響血清激素和性激素結(jié)合球蛋白(一種運(yùn)輸性激素的載體)，其表現(xiàn)為睪酮、脫氫表雄酮和雌酮下降，性激素結(jié)合球蛋白和泌乳素卻明顯上升。DES對(duì)下丘腦-垂體軸有負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用，直接導(dǎo)致黃體生成素下降進(jìn)而引起雄性激素下降。黃體生成素可以調(diào)節(jié)Leydig細(xì)胞產(chǎn)生的睪酮［16－17］。

2.3 生殖毒性的氧化機(jī)制

生殖毒性的可能作用機(jī)制有活性氧攻擊蛋白質(zhì)會(huì)產(chǎn)生各種結(jié)構(gòu)上的變化，包括二硫鍵、蛋氨酸亞砜、硝基酪氨酸和金屬羰基的形成。DES降低抗氧化酶水平，從而造成生殖損傷［18］，而且精子對(duì)活性氧很敏感，少量的活性氧使得生精細(xì)胞的DNA斷裂［19］，干擾生精細(xì)胞的正常功能。與體細(xì)胞相比，生精細(xì)胞更容易受到活性氧損害，其原因是:①生精細(xì)胞的細(xì)胞膜含有豐富的多不飽和脂肪酸，易被氧化;②生精細(xì)胞鑲嵌在支持細(xì)胞膜上，支持細(xì)胞產(chǎn)生活性氧可導(dǎo)致生精細(xì)胞損傷。

Minamiyama等［20］對(duì)雄性大鼠ig給予雙酚A和DES，持續(xù)8周。在給藥1周后活性氧呈劑量依賴性增加。表明活性氧可作為慢性毒性導(dǎo)致的精子數(shù)目和精子質(zhì)量下降的標(biāo)志物。

2.4 基因水平的可能機(jī)制

2.4.1 基因甲基化異常

小鼠陰道上皮細(xì)胞增殖和分化受到卵巢分泌雌性激素的調(diào)控，圍生期暴露DES后會(huì)影響雌性激素的分泌，導(dǎo)致上皮細(xì)胞DNA甲基化異常。小鼠圍生期暴露DES，雌激素響應(yīng)因子會(huì)出現(xiàn)甲基化，例如米勒管中的c-fos和乳鐵蛋白基因的脫甲基作用(原癌基因c-fos及其蛋白參與細(xì)胞的正常生長和分化過程，在細(xì)胞內(nèi)信息傳遞和能量代謝過程中發(fā)揮重要作用，可以促使細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘?xì)胞)［21］。小鼠圍生期暴露DES會(huì)引起核小體結(jié)合蛋白1基因的甲基化異常［22］?；蚣谆惓Ｓ绊懟虮磉_(dá)和某些基因失活。表觀遺傳基因調(diào)控產(chǎn)生遺傳變化，這些變化不需要改變基因組DNA序列，而是來源于介導(dǎo)DNA甲基化、組蛋白和染色體結(jié)構(gòu)的修飾。這些變化修飾染色體結(jié)構(gòu)，改變DNA與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合能力，從而改變基因表達(dá)。腫瘤抑制基因啟動(dòng)子區(qū)域內(nèi)DNA的CpG結(jié)構(gòu)超甲基化會(huì)導(dǎo)致腫瘤形成［23］。

2.4.2 Hox和Wnt基因改變

同源框基因(homeobox genes，Hox)是轉(zhuǎn)錄因子中的一個(gè)大家族，不僅調(diào)節(jié)胚胎的發(fā)育和分化，還是細(xì)胞增殖和分化的主控基因。Hox A-10在哺乳動(dòng)物甚至人類的個(gè)體發(fā)育中參與副中腎管分化、構(gòu)建正常形態(tài)子宮內(nèi)膜、影響子宮內(nèi)膜容受性，在妊娠調(diào)控中起著重要的作用;Hox A-9基因與輸卵管分化發(fā)育密切相關(guān);Hox A-11在胚胎期子宮的發(fā)生和發(fā)育、內(nèi)膜周期性變化以及胚泡著床過程中都起著重要作用。暴露DES會(huì)改變Hox基因在米勒管中的表達(dá)。Hox A-9在輸卵管中表達(dá)，但是子宮暴露DES后Hox A-9轉(zhuǎn)移到子宮中去表達(dá)，進(jìn)而減少子宮中Hox A-10和Hox A-11的表達(dá)［24］。

Wnt信號(hào)通路是生物早期發(fā)育過程中一個(gè)非常保守的信號(hào)通路。正常的Wnt信號(hào)通路中Wnt配體與受體Frizzled和LRP5/6結(jié)合后，可以抑制APC等組成的降解復(fù)合物，使細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的β連環(huán)素得以穩(wěn)定和積累并進(jìn)一步入核，通過與轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF結(jié)合，開啟下游基因的轉(zhuǎn)錄。異常激活的Wnt信號(hào)不再受到降解復(fù)合物的調(diào)節(jié)并且與多種腫瘤發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切。米勒管分化上皮細(xì)胞能分化成子宮、輸卵管、宮頸和陰道細(xì)胞等。圍生期暴露DES也會(huì)減少Wnt在米勒管中的表達(dá)。小鼠胚胎發(fā)育期，Wnt7a表達(dá)局限于子宮內(nèi)膜的上皮細(xì)胞，在上皮間質(zhì)細(xì)胞的相互作用中扮演重要角色。在整個(gè)胚胎發(fā)育過程中，Wnt7a在米勒管中表達(dá)，出生后僅在輸卵管和子宮的上皮細(xì)胞中表達(dá)。小鼠敲除Wnt7a基因會(huì)導(dǎo)致子宮腺發(fā)育不全和不孕。Wnt7a突變體會(huì)造成輸卵管和子宮畸形，子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞多層。因此，幼小鼠暴露DES會(huì)引起Wnt和Hox基因的改變，最終導(dǎo)致輸卵管和子宮畸形［24］。

3 展望

DES主要用于孕期預(yù)防流產(chǎn)、作為激素替代療法治療前列腺癌等，但同時(shí)DES對(duì)動(dòng)物和人類機(jī)體產(chǎn)生了不同的負(fù)面影響。DES可引起雌性哺乳動(dòng)物陰道、子宮和卵巢等形態(tài)及功能上的改變;雄性動(dòng)物性腺發(fā)育不良、精子數(shù)量減少和精子活力下降等一系列生殖系統(tǒng)問題。DES致畸和致腫瘤的機(jī)制成為近些年的研究熱點(diǎn)，已經(jīng)深入到分子和基因水平，這些研究將為治療DES造成的各種不良反應(yīng)的治療帶來新的希望。

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Progress in effect of diethylstilbestrol on reproductive system and its mechanism

DU Juan，PAN Hong-yan，GONG Zhi-yong
(College of Food Science and Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023，China)

The environmental endocrine-disrupting chemicals have great effect on human and animal development and life.Diethylstilbestrol(DES)is an estrogenic endocrine disruptor with long-term health effects，possibly including depression following exposure in utero.DES may play a role through estrogen receptors，the hypothalamus-pituitary-gonadal axis，and oxidative damage.In this review，the effect on male and female reproductive organs and the mechanism of reproductive toxicity by DES are summarized.

diethylstilbestrol;reproductive toxicity;hypothalamic-pituitary-gonadal axis;oxidative damage

The project supported by National Eleventh Five-Year Technology Support Project(2009BADB9B02)

GONG Zhi-yong，E-mail:zhiyong-gong@yahoo.com.cn，Tel:13618668916

R968

A

1000-3002(2012)04-0588-03

10.3867/j.issn.1000-3002.2012.04.022

國家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2009BADB9B02)

杜娟(1988－)，女，碩士研究生，主要從事食品安全研究，Tel:13167368985，E-mail:dujuan-liusong@163.com;宮智勇(1966－)，男，教授，博士，主要從事食品毒理學(xué)研究。

宮智勇，E-mail:zhiyong-gong@yahoo.com.cn，Tel:13618668916

2011-07-11接受日期:2011-12-21)

(本文編輯:付良青)